Arduino Industrial 101

Примечание

Эта страница относится к продукту, снятому с производства.

Arduino Industrial 101 — компактная плата форм-фактора YUN, разработанная для интеграции в продукты.

Плата Arduino Industrial 101

Arduino Industrial 101 — это оценочная плата для модуля Arduino 101 LGA. Микроконтроллер ATmega32u4 интегрирован в базовую плату. Модуль поддерживает дистрибутив Linux на основе OpenWRT под названием LininoOS. Плата имеет встроенный WiFi (IEEE 802.11b/g/n до 150 Мбит/с, 1x1, 2.4 ГГц), 3 GPIO (из которых 2 могут использоваться как выходы ШИМ), 4 аналоговых входа, 1 USB, 1 сигнал Ethernet на штыревых разъёмах и встроенный DC/DC преобразователь. Ознакомьтесь с руководством по сборке и просто подключите плату к компьютеру с помощью кабеля micro USB, чтобы начать работу.

Предупреждение

В некоторых странах продажа устройств с WiFi без государственного одобрения запрещена. В ожидании надлежащей сертификации некоторые местные дистрибьюторы отключают функциональность WiFi. Уточняйте у продавца перед покупкой Industrial 101, если считаете, что можете находиться в такой стране.

Начало работы

В разделе Начало работы вы можете найти всю необходимую информацию для настройки платы, использования Arduino Software (IDE) и начала экспериментов с программированием и электроникой.

Документация

Схемы (открытое оборудование)

Arduino Industrial 101 — это открытое оборудование! Вы можете собрать свою собственную плату, используя следующие файлы:

Питание

Рекомендуется питать плату через разъём micro-USB напряжением 5 В постоянного тока. Если вы питаете плату через вывод Vin, необходимо подавать стабилизированное напряжение 5 В. На плате нет встроенного стабилизатора для более высоких напряжений, которые повредят плату. Выводы питания:

  • VIN — входное напряжение платы Arduino. В отличие от других плат Arduino, если вы подаёте питание через этот вывод, необходимо обеспечить стабилизированные 5 В.

  • 5V — источник питания для микроконтроллеров и других компонентов на плате. Может поступать от VIN или от USB.

  • 3V3 — напряжение 3.3 В от встроенного стабилизатора. Максимальный ток — 50 мА.

  • GND — выводы земли.

  • IOREF — напряжение, на котором работают выводы ввода/вывода платы (т.е. VCC для платы). Для Industrial 101 это 5 В.

Память

ATmega32u4 имеет 32 КБ flash-памяти (из которых 4 КБ используются загрузчиком). Он также имеет 2.5 КБ SRAM и 1 КБ EEPROM (которую можно читать и записывать с помощью библиотеки EEPROM). Память AR9331 не встроена в процессор.

RAM и память хранения подключены внешне. Industrial 101 имеет 64 МБ DDR2 RAM и 16 МБ flash-памяти. Flash-память поставляется с предустановленным дистрибутивом Linux на основе OpenWrt под названием Linino OS. Вы можете изменять содержимое заводского образа, например, при установке программы или изменении конфигурационного файла. Вы можете вернуться к заводской конфигурации, нажав и удерживая кнопку «USER1» в течение 30 секунд.

Установка Linino OS занимает около 9 МБ из 16 МБ доступной внутренней flash-памяти. Вы можете использовать карту micro SD (добавив внешний слот), если вам нужно больше дискового пространства для установки приложений.

Входы и выходы

Невозможно получить доступ к выводам ввода/вывода Atheros AR9331. Все линии ввода/вывода привязаны к 32U4. Каждый из 7 цифровых выводов Industrial 101 может использоваться как вход или выход с помощью функций pinMode(), digitalWrite() и digitalRead(). Они работают на напряжении 5 В. Каждый вывод может обеспечивать или принимать максимум 40 мА и имеет внутренний подтягивающий резистор (по умолчанию отключён) номиналом 20–50 кОм. Кроме того, некоторые выводы имеют специализированные функции:

  • Serial — используется для приёма и передачи последовательных данных TTL с использованием аппаратного последовательного порта ATmega32U4 через класс Serial1. Аппаратные последовательные порты ATmega32U4 и AR9331 на Industrial 101 соединены между собой и используются для связи между двумя процессорами. Как и в обычных Linux-системах, на последовательном порте AR9331 доступна консоль для доступа к системе, это означает, что вы можете получить доступ к программам и инструментам Linux из своего скетча.

  • TWI — поддержка TWI-связи с использованием библиотеки Wire, зарезервирован для слота OLED.

  • ШИМ: 5, 6. Обеспечивают 8-битный ШИМ-выход с помощью функции analogWrite().

  • SPI — на разъёме ICSP. Эти выводы поддерживают SPI-связь с использованием библиотеки SPI. Обратите внимание, что выводы SPI не подключены ни к одному из цифровых выводов, как на Uno. Они доступны только на разъёме ICSP. Выводы SPI также подключены к выводам GPIO AR9331, где SPI-интерфейс реализован программно. Это означает, что ATMega32u4 и AR9331 могут также общаться по протоколу SPI.

  • LED: 13. Встроенный светодиод подключён к цифровому выводу 13. Когда вывод имеет значение HIGH, светодиод включён; когда LOW — выключен. На Industrial 101 есть несколько других индикаторных светодиодов: питание (PWR), WLAN, WAN, TX и RX.

  • Аналоговые входы: A0–A3 и A7 (на цифровом выводе 6). Industrial 101 имеет 4 аналоговых входа, обозначенных A0–A3, все из которых также могут использоваться как цифровые выводы; A7 находится на цифровом выводе 6. Каждый аналоговый вход обеспечивает разрешение 10 бит (т.е. 1024 различных значения). По умолчанию аналоговые входы измеряют напряжение от земли до 5 В, хотя можно изменить верхнюю границу диапазона с помощью вывода AREF и функции analogReference().

  • AREF — опорное напряжение для аналоговых входов. Используется с analogReference().

На плате есть 4 кнопки сброса с различными функциями:

  • 101 RST — сброс микропроцессора AR9331. Сброс AR9331 вызывает перезагрузку Linux-системы. Все данные в RAM будут потеряны, и все запущенные программы будут завершены.

  • 32U4 RST — сброс микроконтроллера ATmega32U4. Обычно используется для добавления кнопки сброса к шилдам, которые блокируют кнопку на плате.

  • USER1 — подключена к GP20 на стороне MIPS, используется для сброса WiFi. Эта кнопка имеет двойную функцию. Основная — восстановление WiFi до заводской конфигурации. Заводская конфигурация переводит WiFi Industrial 101 в режим точки доступа (AP) и назначает IP-адрес по умолчанию 192.168.240.1. В этом состоянии вы можете подключиться к WiFi-сети с SSID «Arduino-Ind-101-XXXXXXXXXXXX», где двенадцать X — это MAC-адрес вашей Industrial 101. После подключения вы можете открыть веб-панель Industrial 101 в браузере по адресу 192.168.240.1 или http://arduino.local. Обратите внимание, что восстановление конфигурации WiFi вызовет перезагрузку Linux-среды. Для восстановления конфигурации WiFi нужно нажать и удерживать кнопку WLAN RST более 5 секунд, но менее 10 секунд. При нажатии кнопки синий индикатор WLAN начнёт мигать и продолжит мигать после отпускания кнопки через 5 секунд, указывая на то, что процедура восстановления WiFi записана. Вторая функция кнопки USER1 — восстановление образа Linux до заводского. Для восстановления Linux-среды необходимо удерживать кнопку 30 секунд. Обратите внимание, что восстановление заводского образа приведёт к потере всех файлов и программного обеспечения, сохранённых на встроенной flash-памяти, подключённой к AR9331.

  • USER2 — подключена к GP23 на стороне MIPS и доступна пользователю.

Связь

Industrial 101 имеет ряд средств для связи с компьютером, другим Arduino или другими микроконтроллерами. ATmega32U4 обеспечивает выделенный UART TTL (5 В) для последовательной связи. 32U4 также позволяет осуществлять последовательную (CDC) связь через USB и отображается как виртуальный COM-порт для программного обеспечения на компьютере. Чип также работает как полноскоростное USB 2.0 устройство, используя стандартные USB COM драйверы. Программное обеспечение Arduino включает монитор порта, который позволяет отправлять и получать простые текстовые данные на плату Arduino и обратно. Светодиоды RX и TX на плате мигают при передаче данных через USB-соединение с компьютером.

Цифровые выводы 0 и 1, не выведенные на финальную компоновку, используются для последовательной связи между 32U4 и AR9331. Для связи между процессорами можно использовать библиотеку Ciao.

Arduino Ciao — это простая и мощная технология, которая позволяет скетчам Arduino интуитивно общаться с «внешним миром». Она направлена на упрощение взаимодействия между микроконтроллером и Linino OS, обеспечивая различные подключения с наиболее распространёнными протоколами, сторонними сервисами и социальными сетями.

Ciao разработана модульной и легко настраиваемой. Её цель — поддержка нескольких коннекторов, способных взаимодействовать с системными ресурсами (файловая система, консоль, память) и общаться с наиболее распространёнными и полезными протоколами (XMPP, HTTP, WebSocket, COAP и т.д.) и приложениями (Jabber, WeChat, Twitter, Facebook и т.д.). Библиотека Ciao — это лёгкая библиотека, которую можно использовать в скетчах MCU для отправки и получения данных через последовательную связь простым и интуитивным способом. Библиотека SoftwareSerial позволяет использовать цифровые выводы для передачи и приёма данных. Библиотека использует прерывания по изменению на выводах для приёма данных, поэтому только выводы, поддерживающие это, могут использоваться как RX-выводы. На Industrial 101 такие выводы доступны на разъёме ICSP и назначены следующим образом:

  • SCK = 15

  • MOSI = 16

  • MISO = 14

Вы можете создать до 3 портов SoftwareSerial, используя выводы 13, 5 и 6 для TX и 14, 15 и 16 для RX.

ATmega32U4 также поддерживает I2C (TWI) и SPI связь. Программное обеспечение Arduino включает библиотеку Wire для упрощения использования шины I2C. Для SPI-связи используйте библиотеку SPI.

Industrial 101 может отображаться как клавиатура и мышь, и может быть запрограммирован для управления этими устройствами ввода с помощью классов Keyboard и Mouse.

Встроенный Ethernet (требуется «Ethernet add-on», например dogrj45) и WiFi-интерфейсы подключены напрямую к процессору AR9331. Для отправки и приёма данных через них используйте библиотеку Bridge или Ciao.

Industrial 101 подготовлен для добавления USB-хоста (например, dogUSB), который позволяет подключать периферийные устройства, такие как USB-флешки для дополнительного хранения, клавиатуры или веб-камеры. Для работы этих устройств может потребоваться загрузка и установка дополнительного программного обеспечения.

Программирование

Industrial 101 может быть запрограммирован с помощью программного обеспечения Arduino. Выберите «Arduino Industrial 101» в меню Tools > Board.

ATmega32U4 на Arduino Industrial 101 поставляется с предустановленным загрузчиком, который позволяет загружать новый код без использования внешнего аппаратного программатора. Он использует протокол AVR109. Вы также можете обойти загрузчик и программировать микроконтроллер через разъём ICSP (внутрисхемное последовательное программирование) с помощью Arduino ISP или аналогичного устройства.

Автоматический (программный) сброс

Вместо физического нажатия кнопки сброса перед загрузкой, Industrial 101 спроектирован таким образом, что может быть сброшен программно с подключённого компьютера. Сброс инициируется при открытии виртуального (CDC) последовательного / COM-порта Industrial 101 на скорости 1200 бод с последующим закрытием. Когда это происходит, процессор сбрасывается, разрывая USB-соединение с компьютером (виртуальный последовательный / COM-порт исчезнет). После сброса процессора загрузчик запускается и остаётся активным в течение примерно 8 секунд.

Загрузчик также может быть инициирован нажатием кнопки сброса на Industrial 101. Обратите внимание, что при первом включении плата сразу переходит к пользовательскому скетчу (если он есть), а не запускает загрузчик. Из-за способа обработки сброса Industrial 101 лучше позволить программному обеспечению Arduino самому инициировать сброс перед загрузкой, особенно если вы привыкли нажимать кнопку сброса перед загрузкой на других платах. Если программное обеспечение не может сбросить плату, вы всегда можете запустить загрузчик, нажав кнопку сброса на плате.

Физические характеристики

Максимальная длина и ширина печатной платы Industrial 101 составляют 2.0 и 1.7 дюйма соответственно, при этом USB-разъём выступает за эти размеры. Три крепёжных отверстия позволяют прикрепить плату к поверхности или корпусу.

Распиновка

Распиновка Arduino Industrial 101 (1) Распиновка Arduino Industrial 101 (2)

Технические характеристики

Микропроцессор Arduino

Процессор

Atheros AR9331

Архитектура

MIPS

Рабочее напряжение

3.3 В

Flash-память

16 МБ

RAM

64 МБ DDR2

Тактовая частота

400 МГц

WiFi

802.11 b/g/n 2.4 ГГц

Ethernet

802.3 10/100 Мбит/с (выведен на разъёмы)

USB

2.0 Host (выведен на разъёмы)

Микроконтроллер Arduino

Микроконтроллер

ATmega32u4

Архитектура

AVR

Рабочее напряжение

5 В

SRAM

2.5 КБ

Тактовая частота

16 МГц

Аналоговые выводы

12 (4 выведены на разъёмы)

EEPROM

1 КБ

Постоянный ток на вывод

40 мА

Общие характеристики

Входное напряжение

5 В

Цифровые входы/выходы

20 (7 выведены на разъёмы)

Выходы ШИМ

7 (2 выведены на разъёмы)

Потребление

130 мА

Размер платы

42 x 51 мм

GPIO

3 (выведены на разъёмы)

Поддержка DogOLED

1 (выведен на разъёмы)

Вес

0.012 кг

Код продукта

A000126